近日，天岳先进申请一项名为“一种金刚石用抛光液及金刚石衬底的抛光方法“，该专利是一种金刚石用抛光液及金刚石衬底的抛光方法，属于金刚石抛光技术领域。
该申请的抛光液主要是由金刚石微粉、三价铁盐、双氧水和水组成。抛光液中金刚石衬底所受压强较大，其是与抛光液中产生的羟基自由基的速度相匹配的，该压强和转速及流量与抛光液成分及补加的双氧水的量相互协同，从而实现对金刚石衬底的高效、稳定抛光，并提高批量化抛光的金刚石衬底的表面一致性，有利于金刚石衬底的工业化生产。
金刚石衬底：抛光技术“上大分”
近年来，以碳化硅和氮化镓为主的第三代半导体产业快速发展，金刚石作为下一代功率器件候选材料，其性能优越，应用前景广阔。欧美日等国已对金刚石半导体展开深入研究，并研制出多种高性能半导体器件。
而制备高质量单晶金刚石衬底是金刚石在半导体领域得以应用的前提，抛光技术将会在这一过程中发挥重要的作用，其中主要包括两个方面：
其一，抛光可以用于制备CVD法同质外延生长单晶金刚石的籽晶，籽晶的表面质量将直接影响单晶金刚石的生长质量；
其二，抛光可用于制备高质量单晶金刚石衬底，应用于半导体产业的衬底，不仅要求保持面型和纳米级的粗糙度，还要避免表面及亚表面损伤。因为器件层通过化学气相沉积生长，金刚石衬底的质量将直接影响外延层结晶质量。目前在生长得到CVD单晶金刚石之后，其表面通常会产生许多缺陷，如小丘、台阶等，所以对其进行平坦化抛光是非常必要的。
相比其他应用，金刚石衬底应用要求表面及亚表面损伤更少，这对抛光提出了更高的要求。可这对“刚硬”的金刚石而言，不是一件容易的事情。
小抛光，大难题
金刚石作为一种具有极高硬度和硬脆特性的材料，广泛应用于各个领域。目前需要对金刚石晶体进行切割、研磨、抛光等工序才能够对金刚石进行工业化利用。
抛光作为SiC晶圆生产链的最后一环，其加工后的晶圆表面质量会直接影响所生产的半导体器件的性能。
抛光又分为粗抛和精抛。粗抛的目的是将衬底表面粗糙度加工至纳米级别；精抛是碳化硅衬底晶片制作的最后一步工艺，其直接关系到加工之后的衬底能否投入生产。精抛的目的是进一步改善碳化硅衬底的表面质量，得到超光滑表面质量 的晶片，通常要求表面粗糙度低于0.2 nm以下。
金刚石表面的微小不平整和杂质会影响其光学和电子性能，由于金刚石的硬度极高，传统的抛光方法往往无法实现对金刚石表面的原子级粗糙度的控制，因此也极大地限制了金刚石的应用。化学机械抛光具有高精度、低损伤等优点，适合金刚石的精抛光，但金刚石极佳的化学稳定性大大降低了抛光效率。
解决金刚石抛光的“烦恼”
目前一些研究人员采用芬顿试剂对硅、碳化硅、氮化镓等材料进行抛光，利用亚铁离子与双氧水的氧化性对材料表面进行氧化抛光，然而芬顿试剂中，亚铁离子与双氧水的氧化速度极快，将其用于金刚石衬底的抛光时：一是会使得反应初期氧化速度极快，使得抛光工艺无法与氧化速度匹配，无法实现均匀抛光；二是随着亚铁离子的急剧消耗，反应难以长时间维持，使得抛光难以有效进行。上述两种情况均使得金刚石衬底的表面不平整，抛光效果差，难以实现金刚石表面原子级粗糙度的控制。
此次，天岳先进提供的抛光方法解决了以上问题，该抛光液通过使用微溶于水的铁盐来实现铁源的供给，能够在双氧水的存在下实现羟基自由基的稳定供应，从而有效去除金刚石表面的杂质，实现对金刚石表面的原子级粗糙度的控制。
金刚石自身的耐氧化和超硬特性，使的金刚石的抛光过程是一个平衡化学氧化作用和机械磨削作用的复杂过程。随着科技的进步和工艺的创新，金刚石抛光技术正朝着更高效、更环保、更精准的方向发展。
天岳先进：国产碳化硅衬底龙头
山东天岳先进科技股份有限公司成立于2010年，是一家专注于宽禁带半导体碳化硅衬底材料研发、生产和销售的科技型企业，也是国产碳化硅衬底龙头，已与二线国产衬底厂商拉开身位，2022年年初，天岳在A股科技创新上市，成为行业里的绝对领军企业。就在不久前，该公司拿到碳化硅领域大订单，含税销售总额预计为13.93亿元。
公司主营6英寸导电型、4&6英寸半绝缘型SiC衬底，8英寸产品已小批量销售，经过十余年技术积累，已掌握设备设计、热场设计、粉料合成、晶体生长、衬底加工等SiC衬底制造核心技术，SiC衬底产品质量、产能产量规模已进入国际第一梯队，已在国际范围形成品牌优势。
14年间，天岳始终专注聚焦碳化硅衬底，在追求品质、保持先进和坚持可持续发展的经营理念指引下，从一家小规模的民营企业发展成中国碳化硅材料行业的领军企业。特别是在国外部分发达国家对我国实行技术封锁和产品禁运的背景下，天岳通过自主创新，研发出半绝缘型碳化硅衬底产品，完成从0到1的突破，实现国家核心产业战略物资的自主可控，确保我国宽禁带半导体产业链的平稳发展。
文章来源： 海报新闻，岱华智库，国家知识产权局官网
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